[Física] Como se resolvía ?

Sharktopus

Buenas! Estoy ayudando a un chaval de bachiller a hacer unos problemillas de fisica y me he plantado ante este y aunque parece sencillo, no he conseguido ver la resolucion:

* Una barra horizontal de 8 kg de masa y longitud 2,4 m se cuelga de una pared vertical mediante un cable que tiene un ángulo de 25 º con la horizontal

a. ¿Cuál es la tensión T en el cable? (93 N)

b. ¿Cuál es la fuerza ejercida por el punto de apoyo P? [(84N)i + (39 N)j]

Se supone que la tension T se descompone en las componentes x e y, y al estar en reposo la barra entonces: Ty=m·g ; luego la Tx deberia ser la fuerza normal que hace la pared contra la barra pero ni idea de como se saca, sera haciendo algo con la longitud pero me quede a cuadros, y eso que se me daban muy bien estos problemas. gracias por vuestro tiempo!

ArThoiD

Suma de momentos desde el extremo del cable que está conectado a la barra??

Tiene que ser = a 0, y tienes la componente de la fuerza en Y... de todas formas, el apoyo de la pared de qué tipo es?

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Ligia

#6 Cierto es, ya se ma olvidado como va todo esto.

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wiFlY

#2 digo yo que el apoyo sera movil para que tenga una reaccion, que con las dos del apoyo fijo del cable en la pared tendriamos 3 reacciones, 3 incognitas, estructura isostactica. Vaya, digo que en bachiller no les pondran hiperestatismos xDDDD

#1 por lo demas tienes la solucion justo encima de este comentario

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antofi

usa la segunda ley de Newton

wiFlY

#3 acabo de pensar eso detenidamente y no puede ser asi. Puede que ese sea el resultado aceptado pero mecanicamente es imposible.

El apoyo de la barra en la pared tiene que ser un apoyo fijo o empotramiento (suponemos que lo primero) pues debe tener reaccion vertical SI o SI ya que si no el extremo apoyado caeria.

A partir de ahi Ty=mg deja de ser cierto ya que en verdad mg=Ta,y + Tb,y

Yo creo que la manera de resolverlo seria realizando sumatorio de momentos en el apoyo de la barra en la pared. Ese sumatorio tiene que ser igual a 0.

M(b)=-81.2+Ra(reaccion a 25º en apoyo de cable)1.014 (perpendicular desde el cable hasta B)

Ra=9.47kg
Ra,x= 9.47cos25º= 8.58kg
Ra,y= 9.47
sen25º= 4kg

Solo faltaria por obtener las reacciones en el apoyo B.

Rb,y = 8kg - 4kg = 4kg
Rb,x = - Ra,x = -8.58 kg (se puede hallar matematicamente mediante sumatorio de momentos en el apoyo A, el del cable en la pared. Tambien con sumatorio de fuerzas horizontales).

Tiene truquillo el problema porque, pese a ser una estructura hiperestatica se puede resolver como isostatica pues se conoce la relacion entre dos reacciones.

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OMeGAA

Ese problema es mas chungo de lo que parece, lo ha mandado el profe o es del libro?

wolfmanovich

#1 Me has cogido con ganas, espero que se me entienda la letra:

Resultado final (si tomas g=10 me imagino que sale la solución que tienes):

Esta claro que se supone que la barra está apoyada en la pared, si estuviese empotrada, sería hiperestática como dicen por arriba. Por cierto, que veo que #6 ya lo había resuelto xD, de todas formas igual te aclaras mas con el dibujo.

3 2 respuestas
Sharktopus

#8 Efectivamente, eso lo di por encimilla en bachiller normal que no me acordara jeje,a los que habeis ayudado, gracias y contad conmigo si teneis problemas que no os salgan.

1 respuesta
wiFlY

#8 yo hize un dibujo!!! lo que pasa es que no disponia de medios para tener una foto en el pc para colgarla xD

Por cierto, yo creo que la estructura es hiperestatica ya que tiene mas de 3 reacciones, pero se puede resolver isostaticamente por que concoemos la relacion entre Fa,x y Fa,y. De todos modos igual me estoy colando y esto no es hiperestatismo.

#9 no te ofendas pero si me veo ante una estructura que no sepa resolver.... viendo lo que has preguntado.. no se yo si me serviras de gran ayuda xDDD

PD: yo lo resuelvo en kg, solo habria que multiplicar por g para obtener el resultado en N.

hda

Qué fea es la mecánica newtoniana... xD

#12, #13 donde esté Langrange que se quiten los vectores xDD

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m4andg4

#11 Es preciosa... >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>...>>>>>> Electromagnétismo.

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B

#11 eh que la mecanica esta wapa, aunque es cierto que esto de las fuerzas y tal es cacota

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ArThoiD

#4 Por eso pregunté lo del tipo de apoyo, porque sin eso no hay cojones... si te meten un empotramiendo anti rotaciones bye bye xD

Y me lié con el punto pero básicamente era sumatorio de momentos.

wiFlY

#13 cacota dice... lo que hay que leer xD

#16 mas chulo lo de #1 querras decir.... aunque es algo muy basico, un juego de crios.

2 respuestas
B

#15 me vas a comprar lo de 1 con lo de #11 !!! es mucho mas chulo joe xD

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Sharktopus

#15 #11 #3 yo os invoco de nuevo. Perdonad que sea tan pesado pero es que el tio este me paga bastante generosamente para que le resuelva estas cosillas, yo tambien puedo serlo con vosotros ^.

Es un tema breve, en un looping de una montaña rusa, al ascender el coche se mueve siguiendo un movimiento circular i va a estar desacelerado por la gravedad obviamente. El tema es que si la intensidad de la gravedad vale 9,8 m/s² como puedo meter esa aceleración en la ecuacion del MCUA, la cual debe estar en rad/s² sabiendo que el looping tiene un radio de 7,5m? thanks a lot!

2 respuestas
hda

#17 Buenas compañero, no entiendo correctamente tu pregunta. De todos modos, en un problema como ese la típica pregunta es ¿a qué aceleración resultante estará la montaña rusa en el punto en que está boca abajo?

Si este fuera el caso, lo que haría sería hallar la fuerza centrípeta del looping, y sumarle la de la gravedad. Para un punto arbitrario del looping, podría dejarse en función del ángulo que forman los dos vectores, esto es, el que hace el carro con la vertical.

Seguramente el resultado sea 2/3 jajaj, el típico de las fuerzas normales de una bola rodando sin deslizar sobre la superficie de una copa y eso xD

Nota: ¿Realmente alguien se acuerda de las ecuaciones de MUA, MCU y MCUA sin integrarlas?

#19 si pudieras transcribir la pregunta de forma íntegra, te lo agradecería. No quisiera estar yéndome por los cerros sin aportar nada :)

Ah, por lo que veo confundí #19 con #1 xD
#19 sí, algo así: Hacer la suma de vectores de fuerzas en función del ángulo que forman. Evidentemente la fuerza resultante será mínima cuando el carro esté exactamente boca abajo.

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B

#17 No tengo ni idea de lo que quieres decir,te refieres a descomponer la gravedad dependiendo del angulo?

#21 solo por matizar un poco, cuando pones

Fn=m(g+an)=1500[(-9.8)+20.90]=16660N
arriba las 2 fuerzas tienen la direccion radial->fn=m(an-g). Vaya que va a dar lo mismo porque luego lo has peusto negativo xD

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Sharktopus

#18 #19, lo queria poner mas simplificado ya que el problema es mas largo, lo pondre entero:

En una montaña rusa un coche de 1500 kg empieza a una altura de 23 m por encima del punto más bajo de un looping (giro de 360 º en vertical) de 15 m de diámetro. Suponiendo que la fricción es despreciable, calcula:

la fuerza normal de los raíles sobre el coche cuando está boca abajo en el punto más alto del looping. (Resultado: 16677 N).

****Solución que tengo en mente:*******

1)La fuerza normal la hallare determinando la fuerza centripeta que tiene en el punto mas alto, menos la fuerza de la gravedad, vamos a ello.

2)Calcular la velocidad que tendra el coche en 23 m de caida vertical, con formulas cinematica.

3)Al llegar al looping tiene la misma velocidad al despreciarse la fricción

4)Cuando empieza el looping tendra un movimiento circular uniformemente acelerado debido a la gravedad, donde la ω inicial la calculo con la velocidad tangencial: ω=v/R , pero claro esta ω va a ir disminuyendo debido a la gravedad digo yo, y si la formula del MCUA es: φ=φ0+ω0t+0.5αt² entonces la pregunta es ¿que aceleración pongo en la formula? ya que -9,8 m/s² no cuadra con las unidades...

Imagino que con el radio y la g se obtiene una aceleracion angular equivalente pero no doy con ella arrrrRR, mira que yo era un as en problemas de estos.

Pues nada señores si lo sabeis comentadlo me hareis un gran favor, y si es mucho trabajo ya lo terminare encontrando yo jejeje. thx!

1 respuesta
hda

#20 Buenas compañero

He enfocado el problema desde otro punto de vista. Directamente con energías, pues el sistema es conservativo. Voy a dibujar un esquema y te lo subo (una pena que no me haya traído la tableta al extranjero)

Vamos a fundamentarnos en que el sistema es conservativo (no hay pérdidas de energía, esto es, la energía total del sistema se conserva).

Tenemos dos secciones en el problema: partimos del reposo (T1=0) a una altura h1, por lo que la energía total del sistema Et, va a ser igual a la potencial en 1, esto es Et=V1=mgh1=338100J.

Como sabemos que la energía se conserva, podemos obtener la energía cinética en 2, que no será más que: T2=Et-V2 (pues E=V+T), siendo V2 la energía potencial en 2: V2=mgh2=220500J, por tanto T2=Et-V2=338100-220500=117600J

Podemos seguir con este juego, pues sabemos que la energía cinética es T=½mv², de aquí T2=½m(v2)², siendo v2, el objetivo en este instante, la velocidad que lleva el carro en el punto 2.

Unos juegos eróticos nos llevan a que b²=(2*117600)/m=156.8m²/s²[/b]

Ahora bien, recordando que la aceleración normal, que es la que nos interesa para la fuerza normal, es an=v²/r; siendo en nuestro caso r el radio del loop. El diámetro del loop es h2=15m, r=½h2=7.5m, entonces en el punto 2: an=156.8/7.5=20.90m/s²

Fantástico entonces, pues la fuerza normal que queremos hallar no será más que

Fn=m(g+an)=1500[(-9.8)+20.90]=16660N

Luego, después de esto, lo típico es discutirlo y forzar el problema a estados extremos, ¡eso es lo divertido!, por ejemplo, si el carro estuviese directamente a ras de suelo, experimentaría una fuerza de Fs=1500*9.8=14700N; si bien hemos visto que nuestra fuerza normal es de Fn=16660N, podemos sacar una relación entre las dos: Fn/Fs=1.13, esto significa que si estuviésemos en el punto 2, la fuerza que experimentaríamos sería un 13% mayor a la que nos provoca la gravedad en reposo sobre la Tierra. ¡Nos sentiríamos aplastados contra los asientos!

O por ejemplo, qué sucedería si la altura desde la que partimos en 1, fuese igual a la de 2: h1=h2, pues que la cinética en 2 sería 0. Nos pararíamos justo quedando boca abajo y si los raíles y el vagón no estuviesen enlazados de algún modo... jajajaj

#19 al poner eso (la suma de las aceleraciones, que no fuerzas), lo estaba pensando como vectores, de ahí que hiciese la suma negativa.

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Sharktopus

increible #21 , sois una pasada! aunque me sigue intrigando si se debe poder obtener dicha aceleración, deciis que no se puede?

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hda

#22 me da la impresión de que tu solución propuesta no va bien encaminada:

1)La fuerza normal la hallare determinando la fuerza centripeta que tiene en el punto mas alto, menos la fuerza de la gravedad, vamos a ello.

2)Calcular la velocidad que tendra el coche en 23 m de caida vertical, con formulas cinematica.

3)Al llegar al looping tiene la misma velocidad al despreciarse la fricción

4)Cuando empieza el looping tendra un movimiento circular uniformemente acelerado debido a la gravedad, donde la ω inicial la calculo con la velocidad tangencial: ω=v/R , pero claro esta ω va a ir disminuyendo debido a la gravedad digo yo, y si la formula del MCUA es: φ=φ0+ω0t+0.5αt² entonces la pregunta es ¿que aceleración pongo en la formula? ya que -9,8 m/s² no cuadra con las unidades...

1) Eso es justo lo que hago en Fn=m(g+an), recuerda que b[/b] es la suma de vectores de aceleración en ese punto y, descompuesto en componentes equivale a: g·(-j)+an·j), como ves, en este instante podemos trabajar en cartesianas sin problema, la aceleración de la gravedad va en sentido hacia abajo, y nuestra aceleración normal va hacia arriba (entonces, los signos). Siendo nuestra an > a g, de ahí lo discutido en el punto 1 de la conclusión. Esto va por ti también #19, espero que así se entienda mejor.

2) No entiendo muy bien lo que quieres hacer buscando la velocidad de bajada. Intuyo que podríamos atacar el problema en función de las velocidades, teniendo en cuenta que en la base del loop sería máxima y la energía potencial 0, por tanto la Energía total sería únicamente la cinética en ese punto.

3) No comprehendo. La velocidad en el punto 1 es 0, la velocidad en la base del loop es máxima. ¿Quieres hallar la aceleración que hay desde 1 hasta la base?, faltarían datos para esto: El tiempo que tarda en llegar a ese punto o la longitud de la rampa (y la morfología de la rampa, si es rectam los grados con la horizontal, p si es una braquistócrona, o lo que sea...)

4) Luego en 4 tampoco te sigo demasiado, si bien es cierto que podríamos hallar la función de la velocidad con respecto a la posición en el loop bajo la acción de la gravedad, pero sería complicarse. Además de que la ecuación que pones de MCUA lo que te devuelve es φ, esto es, la distancia que se mueve el carro en el loop. La aceleración de esa fórmula es la tagencial, amén de que en nuestro caso no es uniforme (hay variación de aceleración en función del águnlo con la aceleración de la gravedad). Pienso que el método propuesto por mí ataja más sencilla y elegamentemente el problema.

Espero haber despejado posibles dudas :)

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B

#23 si te digo la verdad no se porque dices que la aceleracion normal va hacia arriba y la gravedad hacia abajo, arriba van las 2 hacia abajo. No se lo que intentas decir la verdad xD

#25 aaaa vale ya decia yo xD, que sepas que eres raro al hacer eso ajaja

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hda

#24 Porque estoy computando la an como centrífuga y no centrípeta. Vamos, lo mismo que dices en 19 pero usando otro criterio.

#25 puede ser, puede ser. Pero para mí es más fácil visualizar la centrífuga en este caso. Ves, esto no pasaría si nos fuésemos a Lagrange. Mierdavectores... jajajaj

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